[发明专利]一种弯曲振动型压电变压器

说明书

技术领域

本发明属于压电变压器结构领域，特别是涉及一种低频压电变压器。

背景技术

压电变压器是上世纪70年代后期发展起来的新型电子变压器，最早由C.A.Rosen于1956年提出并制作出来，它利用逆压电效应，将电能转化为机械能，再利用正压电效应将机械能转化为电能，达到能量的传递。与传统线绕变压器相比，压电变压器具有体积小、重量轻、耐高温、耐辐射、高可靠性、无短路击穿，不产生电磁干扰等优良特性，并逐步在高压电源、电子整流器、开关电源、液晶显示背光电源等电子系统中得到广泛的应用。

目前，国际上对高频压电变压器的研发工作开展的非常广泛，以高压小功率器件中的Rosen型压电变压器和低压大功率器件中的厚度振动和径向振动型压电变压器为代表，而对低频压电变压器的研究尚未引起足够的重视。事实上，低频压电变压器同样具有广泛的用途，而将压电变压器在工频范围内得到应用，许多民用电器设备中的电磁式变压器就可以被取代，可以节省大量的能源和金属材料，带来巨大的经济和社会效益。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种小尺寸下实现低基波工作频率并便于批量生产的弯曲振动型压电变压器。

为了实现上述发明目的，采用的技术方案如下：

一种弯曲振动型压电变压器，包括相互叠放的五层结构，其中第一、二、四和五层为压电陶瓷层，第三层为金属层，第一层和第五层沿厚度方向的极化方向相同，而第二层和第四层沿厚度方向的极化方向相反，所述第一层与第二层之间、第五层与第四层之间设有绝缘层，而第二、三、四层之间则设有导电层，所述第一层和第五层的上下表面均设置有导电极，所述第二层与第一层相邻的表面、第四层与第五层相邻的表面设置有导电极。

上述技术方案中，所述第一、二、四和五层的面积相同，第一层和第五层的厚度相同，第二层和第四层的厚度相同，而第一层和第五层与第二层和第四层的厚度不同。

所述第三层的面积比其它层的面积大。

所述第一层和第二层之间以及第四层和第五层之间采用绝缘胶紧密粘合，而第二层和第三层之间以及第三层和第四层之间采用导电硅胶紧密粘合。

所述压电变压器输入端加正弦策动电压，在逆压电效应的作用下，第一层和第五层的压电陶瓷层做伸缩振动，且振动方向相反，带动整个压电变压器做弯曲振动，输出部分第二层和第四层压电陶瓷层在正压电效应的作用下，电极上产生输出电压；本发明在充分考虑纵向振动型压电变压器工作原理、工作特性的基础上，提出了依赖于平面机电耦合系数k_p的弯曲振动型压电变压器，能够以较小的几何尺寸得到低频基波振动，并且安装点精确牢固。

附图说明

图1为实施例一结构示意图；

图2为图1的输入部分和输出部分结构分解示意图；

图3为实施例二结构示意图；

图4为图3的输入部分和输出部分结构分解示意图。

具体实施方式

实施例一：

如附图1、2所示，为条形弯曲振动型压电变压器，包括输入和输出两个部分，输入部分夹住输出部分，输出部分夹住金属薄片，采用电极和叠层共烧工艺制备。输入部分包括两片条形压电陶瓷薄片1和5，几何尺寸相同，上下表面覆盖铜电极，采用电极和叠层共烧工艺制备，它们的外侧表面铜电极并联，引出压电变压器的一个输入端子6，内侧表面铜电极并联，引出压电变压器的另外一个输入端子7。输出部分包括两片条形压电陶瓷薄片2和4以及中间的金属薄片夹层3，条形压电陶瓷薄片2和4的几何尺寸相同，上下表面覆盖铜电极，采用电极和叠层共烧工艺制备，金属薄片夹层3的长度和宽度略大于条形压电陶瓷薄片，金属薄片夹层3上引出压电变压器的一个输出端子8，条形压电陶瓷薄片2和4的外侧表面铜电极并联，引出压电变压器的另外一个输入端子9。

条形压电陶瓷薄片1和2之间用绝缘胶紧密粘合；条形压电陶瓷薄片2和金属薄片夹层3之间用导电硅胶紧密粘合；金属薄片夹层3和条形压电陶瓷薄片4之间用导电硅胶紧密粘合；条形压电陶瓷薄片4和5之间用绝缘胶紧密粘合；输入部分条形压电陶瓷薄片和输出部分条形压电陶瓷薄片长度和宽度相同，厚度不同，且长度远大于宽度和厚度，整个压电变压器的结构为棒状长条形；附图中的纵向箭头为条形压电陶瓷薄片的极化方向。